船舶节能减排技术应用及措施探讨

　　摘要：当前社会经济快速发展，环境问题随之也凸显出来，各行业节能减排技术逐渐成为人们关注的重点。在运输贸易中，船舶航运承担了全球90%的贸易量，为提高航运经济效益和环境保护的效果，节能减排技术的应用是大势所趋。本文就船舶节能减排技术的应用和措施进行探讨，以期为船舶航运和环境保护提供一些参考。

　　关键词：船舶节能减排；技术应用；措施

　　0引言

　　要想实现经济和社会的可持续发展，环境保护是各行业、领域都必须重视的问题。船舶运输作为海上运输的主要方式，在航运的过程中产生的废气排放会对海洋环境和空气造成污染。因此，在船舶运行的设计和装置中要充分利用节能减排技术，科学有效地提高船舶运输的工作效率，降低船舶运行中的能源耗费和污染物排放，保护海洋和生物环境[1]。

　　1船舶节能减排的内涵以及重要性

　　船舶节能减排从实际意义上出发就是提高船舶的能源利用效率和运输效益，降低能源消耗；利用较少的能源消耗量来实现船舶的高效运输。船舶的运输含量和油量的价格之比为运输船舶燃料费用的重要运行指标，需要乘以船舶运行中消耗的燃油量。要想达到节能的目的，必须适当降低消耗的燃油量，使用性价比高的燃料，可提高船舶的运输效率。

　　采用节能减排技术作为航运发展的必然趋势，对提高船舶运输的经济效益有着重要的作用。船舶节能减排技术的创新和发展，作为船舶运输行业落实企业以及国家科学发展观的重要方向和关键步骤，对实现和发展生态发展以及和谐社会具有重要意义。我国针对船舶运输相关行业有着明确规定，到2020年CO2的排放量至少要降低至60%，要求船舶在运输单位内的运输周转能量消耗要降低至15%。因此，船舶的节能减排技术符合我国的具体国情，也是对我国法律法规强制性要求的满足。在现实的船舶运输中，相关工作人员需要以船舶的运行航线、船舶的运行工况以及其他实际情况，作为重要的依据，对船舶耗油等各方面的运行数据进行分析和修正，来达到数据收集和分析船舶节能减排方式的目的，为满足船舶运输的实际需要打好基础[2]。

　　2船舶节能减排的影响因素分析

　　2.1船舶自身的性能

　　船舶自身的性能是影响船舶运行中节能减排效果的重要因素之一。不同船舶主辅机状态、运营年限、船舶型号、浸水体积等自身性能因素，都是影响船舶节能减排效果的重要原因。船舶的主辅机是船舶在运输工作中，较为重要的耗能设备和安全设备，且船舶运行的效率和燃油效率成正比。可以采用降低船舶在运行过程中单位内的耗油量来达到船舶运输中节能减排的目的。而长时间运行船舶的主机磨损较大，相比运行时间较短的新型运行船舶来说，单位内耗油量过大，对船舶的能源利用效率，以及船舶所产生的污染物排放存在着不利的影响。型号不同、大小不同的船舶抗风性、耐波性、以及船舶自身的抗浪性、甲板的受风面积，也对船舶节能减排有着重要影响。船舶的浸水体积会影响船舶航行的兴波阻力，同时也是船舶节能减排的重要影响因素[3]。

　　2.2船舶运行当中的环境影响因素

　　船舶运行的环境对燃料利用率具有一定的影响，进而影响节能减排的效果。船舶运行的环境主要在于其所处的地理环境，包括航道、温度、气压以及天气气象等，对船舶的排放量和耗油效率有着很大的影响。若是在大风天气中航行，必然会提高船舶运行的阻力，增加船舶主机的负荷，如果主机负荷超过其荷载量，就会加剧船舶的耗油量，对船舶节能有着不利的影响。若是在高海波区域行船，随着海拔的升高，大气压会降低，空气也会越来越稀薄，空气中的含氧量过低会导致船舶的燃料燃烧不充分，降低单位内燃料燃烧的实际效率，不利于船舶航行中燃料的节约和使用效率的提高。在船舶的运行过程中，航道的交叉情况、弯曲角度以及深度和宽度都会影响船舶的废气排放量和能源利用率；在其他条件相同的基础上，航道弯曲度较小会降低燃料消耗的比重[4]。因此，不断地改变航道条件也会影响船舶的能源利用效率。

　　2.3效益因素

　　船舶运输的经济效益和节能减排技术投入的资金成本，在一定程度上反映了企业和国家在节能减排工作上的支持。船舶企业的节能减排投入成本较低时，企业具有更多的资源来实施节能减排工作，并能促进船舶节能减排技术的研究和发展。但较高的成本投入，会形成船舶企业的经济负担，大部分船舶企业消极应对节能减排技术的推广应用，在一定程度上阻碍了船舶运输行业的健康发展和进步[5]。

　　3船舶节能减排技术的应用

　　3.1采用经济航速

　　船舶的航速与燃油消耗有着密切的联系，是船舶综合技术和经济指标的反映。在船舶的运输过程中，有最高盈利航速、最低燃油消耗率航速和最低燃油费用航速3种经济航速概念，经济航速是船舶节能的新技术形式。最低燃油消耗率航速是最常采用的。在船舶运输过程中，锅炉和柴油机、船舶主机是船舶主要的结构内容，其中最重要的是主机耗油。主机运行是为船舶提供相应的航行动力，船舶的运行人员可以依据船舶航速和功率之间所具备的三次方关系来降低船舶的航速，可以有效节约燃油消耗；提高船舶的航速会增加燃油成本，不利于节能减排。船舶的航速和耗油的最佳平衡方式，可以从主机耗油量、航速、船舶的自身情况、运行环境、经营的根本需求以及实际运行的路线等方面进行分析。用船舶航速和耗油的相关计算公式寻求最佳平衡点，从而得到船舶的经济航速指标。另一方面，船舶在实际经营过程中，管理人员要充分分析航次计划，选择最佳经济航速，为船舶企业的发展提供有效的节能方法，提升其经济收益。

　　3.2船体进行减阻降耗

　　将船体减少阻力、同时降低航行中的能源消耗，是实现船舶运行中节能减排的重要技术手段之一。设计人员从实行船体低阻力的线性设计、船体表面降低阻力设计、船舶的浮态调整等设计方面来减小行船阻力，降低行船过程中的能源消耗。设计人员针对低阻力的线形设计，以船体的线型优化以及船体的整体设计优化两方面来进行，设计人员根据母船型和自身经验的基础上，保证船舶排水量足够的前提下，选择合适的船型比例尺寸，调整浮心位置和方形系数。船体的线型优化就是UV度、水线进、去流角等内容的优化设计。设计人员用船舶模型和信息技术，经过反复调整和确定，对船舶船体的低阻力线型进行设计[6]。在实际航行中，静水阻力和航线上风浪也是重要的阻力因素，设计人员需要在不同的工况下进行船舶航行阻力的研究，以实现船舶在多种航行状况中的总和阻力提升，使船体达到减少阻力、降低能耗的浮态调整目的。降低船舶上层建筑的风力阻力，需要设计人员降低船舶上层建筑的航行风阻，实现节能减排效果。

　　3.3提高船舶的推进效率

　　采用改进船体尾部伴流场等方式，提高船舶的推进效率，来提升船舶节能减排的质量和效率。改进船舶的尾部伴流场是在船体上加装螺旋桨整流罩，在船舵上下部形成一定角度，进而减少船舵在运行中所受到的扭矩，这种节能措施可以节省5%左右的功率。同时，主机降功率的使用方式，是通过降低船舶的主机功率，来达到降低燃油消耗率的目的，进而实现船舶节能的效果。相比其他节能方式对来说，这种技术在初次投入中虽然成本稍大，但是在船舶的整个运行生命周期里，其主机降功率技术的经济性价比较高。目前，有很多船舶公司都较为乐于选择这项优化方案，在船舶的运行过程中至少能实现3%～6%的降耗。

　　3.4船舶的废热回收和废气处理

　　船舶的废热回收和废气处理也是一种重要的节能减排方法，主要表现在船舶对废热利用的技术层面。在船舶运行过程中的燃油消耗中，有50%的热量会以热辐射、船舶废气排放以及热交换的形式浪费掉。把船舶主机的废热利用燃气透平进行有效转化，主机冷却水废热可对船舶扫气和套缸的废热进行再利用。船舶废气的处理通过安装废气净化器，并采用废气处理的循环系统，来提高船舶废气有害物质的处理效率，达到减排效果。

　　4结语

　　船舶节能减排不仅对促进我国的航运发展具有重要作用，同时也是对我国节能减排的国家总体战略的积极响应。相关行业的工作人员要紧跟时代发展，采取科学有效的节能减排措施，对节能减排技术进行深入研究，对船舶进行性能优化设计，有效提高船舶运输的经济效益，促进我国船舶运输行业的健康稳定发展。